论文部分内容阅读
T501中含有羟基和芳环,二者直接相连发生p-π共辄,从而使酚羟基表现出电化学活性。本文利用T501抗氧化剂中酚羟基的还原性,首先分别从电化学检测方法和参数的确定、工作电极材料和大小的筛选、电解质溶液组成和浓度的选择三个方面,对T501抗氧化剂的电化学特性进行了较为系统的研究,然后结合密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算对T501抗氧化剂结构进行优化以及自然键轨道(natural bond orbital,NBO)计算,从而对其电化学特性进行了理论分析和探讨,最后配置标准溶液,绘制出电化学检测变压器油中T501抗氧化剂含量方法的标准曲线,进行了回收率的测定、干扰实验以及样品分析,并于GB/T7602.2-2008液相色谱法进行了对比,从而建立了快速、准确、重现性好的测定变压器油中T501抗氧化剂含量的新方法。实验得出的主要结论如下:(1)采用8种电化学方法、6种工作电极材料,分别从电化学方法、工作电极、电解质溶液三大方面,对变压器油中T501抗氧化剂的电化学特性进行了研究,研究结果表明:可行的电化学测试方法共有6种,分别为:差分脉冲伏安法、差分常规脉冲伏安法、方波伏安法、阶梯波伏安法、线性伏安扫描法(扫描方向分为:从正到负、从负到正两种),其中差分脉冲伏安法、差分常规脉冲伏安法、方波伏安法所得图谱中,T501氧化峰峰形最好,且灵敏度较高。无论采用任何电化学方法对T501抗氧化剂含量进行测试,其最佳的工作电极均为:直径6mm的石墨电极;最佳的有机溶剂种类为:乙醇;电解质溶液中的最佳体积含水量为:1%;电解质溶液中的最佳溶质为:KOH;当采用方波伏安法对变压器油中T501抗氧化剂含量进行测定时,电解质溶液中最佳溶质浓度为:0.2mol/L,当采用其它电化学方法进行测定时时,电解质溶液中最佳溶质浓度均为:0.15mol/L。(2)通过对T501抗氧化剂结构进行优化以及自然键轨道计算得出;电解质溶液中溶质以KOH为最佳,这主要是由于当溶质为强碱、盐、强酸时,T501抗氧化剂在乙醇溶液中随着溶质由强碱到强酸的改变,T501抗氧化剂中C-O键键长逐渐增加,氧所带电荷逐渐减小,减弱了氧与芳环间的p-π共轭,从而使T501抗氧化剂还原性逐渐减小所致。(3)分别以 T501 含量(质量分数)为 0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%的标准油样为待测油样,从而绘制出了变压器油抗氧化剂电化学检测的标准曲线,实验结果表明:T501氧化峰峰值随着T501质量分数的增大而逐渐增大,T501浓度C(质量分数)在0.05%～0.50%范围内与峰电流Ip(μA)呈良好的线性关系。(4)在最优化条件下,进行了标准加标回收实验,测定所建立电化学方法的回收率,进而检验电化学方法的准确度和精密度。实验结果表明:采用任意一种可行的电化学方法对变压器油中T501抗氧化剂含量进行测量,回收率均在98%～102%之间,所建立的测定变压器油中T501含量的新方法,具有较高的准确度和精密度。(5)对不同类型(环烷基、中间基、石蜡基)、不同电压等级(110KV、220KV、500KV)的典型变电站运行变压器油的T501含量进行了测量,并对测定结果进行F检验和t检验。电化学方法的测量结果与国标液相色谱法的测量结果没有显著性差异,最大相对误差也在±2%以下。证实了变压器油中的各种化学成分的改变对测试结果的准确性无影响,所建立的测定变压器油中T501抗氧化剂含量的电化学测试方法,具有较高的可行性和实用性,对于变压器油的质量监测以及老化衰减规律的探索具有重要意义。